一种基于苯并21冠7的氢键[3]准轮烷的制备方法技术

一种基于苯并21冠7的氢键[3]准轮烷的制备方法，具体涉及一种主体分子为UP衍生的苯并21冠7的合成及其与仲铵盐客体分子的组装。所述目标主体化合物由六甘醇与对甲基苯磺酰氯反应生成双对甲苯磺酰基取代的化合物，再与1,2‑二羟基‑4′‑硝基苯缩合生成4′‑硝基苯并18冠6，再通过水合肼与钯碳将硝基还原为氨基，与UP前体反应，得到一种UP衍生的苯并21冠7化合物。目标分子通过四重氢键二聚，再与仲铵盐分子进行主客体络合组装成氢键[3]准轮烷分子机器。本发明专利技术的有益效果如下：通过四重氢键形成[3]准轮烷分子机器，具有更高维度的动态性质；该轮烷分子机器可以受钾离子/18冠6以及氢键竞争受体的可逆调控，具有正交的组装/解组装功能。

A preparation method of hydrogen bond [3] quasi rotaxane based on benzo-21-crown-7

【技术实现步骤摘要】
一种基于苯并21冠7的氢键[3]准轮烷的制备方法
本专利技术属于超分子材料的合成领域，具体涉及一种氢键[3]准轮烷的制备方法。
技术介绍
分子机器是当前科学界的研究前沿。2016年的诺贝尔化学奖授予了法国科学家Sauvage、美国科学家Stoddart以及荷兰科学家Feringa，以表彰他们在分子机器方面的贡献。轮烷是典型的分子机器组成部分。此外，多重氢键的研究为新型材料带来了光明，例如基于UP的四重氢键单元，其通过氢键可以极高的络合常数进行自身二聚，模式如下：虚线代表氢键；其中R基团为甲基，乙基，丁基，异庚基，十一烷基等。在本专利技术中，我们创新性地将[2]准轮烷用UP的四重氢键连接起来，制备了四重氢键[3]轮烷，大大增加了轮烷分子的动态性，推动分子机器的研究向前迈进一大步。
技术实现思路
本专利技术的目的为制备脲基嘧啶酮衍生的苯并21冠7化合物和以其为基础构筑[3]准轮烷的方法。为了实现上述目的，先合成脲基嘧啶酮衍生的苯并21冠7，其结构如下式：目标分子E的合成路线如下：按照下述步骤进行：步骤1(化合物A的合成)：向反应容器中，加入对甲基苯磺酰氯、4-二甲氨基吡啶、六甘醇和二氯甲烷，冰浴下，滴加三乙胺，室温搅拌12h，1mol/LHCl溶液洗涤，饱和碳酸氢钠溶液洗，饱和食盐水洗，合并有机相无水硫酸镁干燥，纯化后得到化合物A。步骤2(化合物B的合成)：向反应容器中，加入化合物A，，1,2-二羟基-4-硝基苯，六氟磷酸钾，碳酸钾和乙腈，T＝80℃下搅拌12h，过滤，收集有机相，加入二氯甲烷溶解，水洗，饱和食盐水洗涤，合并有机相，用无水硫酸镁干燥，旋蒸，纯化后得到化合物B。步骤3(化合物C的合成)：向反应容器中，加入化合物B，催化量的钯碳，惰性气体保护，加入水合肼，乙醇，避光回流搅拌1h，趁热过滤，旋干，纯化后得到化合物C。步骤4(化合物E的合成)：向反应容器中，加入化合物C和化合物D，惰性气体保护，加入溶剂，室温搅拌12h，加入1mol/LHCl溶液、饱和碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，旋蒸，纯化得到化合物E。进一步，步骤1中六甘醇、甲基磺酰基氯、三乙胺和4-二甲氨基吡啶的比例为1:2.5:5:0.1。进一步，步骤3中催化剂优选钯碳和水合肼。进一步，步骤3中纯化时，柱层析需加入5‰三乙胺。进一步，步骤4中化合物C和化合物D的比例为1:1。进一步，步骤4中溶剂为干燥后的氯仿。进一步，所述的惰性气体为高纯氮气、普通氮气或氩气。目标分子E通过四重氢键二聚的模式如下：利用该氢键二聚体和仲铵盐客体F结合，通过主客体作用，可以形成稳定的[3]准轮烷，其结构如下：本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术提供了上述脲基嘧啶酮衍生的苯并21冠7制备方法；(2)一种脲基嘧啶酮衍生的苯并21冠7，通过四重氢键形成[3]准轮烷分子机器，具有更高维度的动态(氢键)性质；(3)该轮烷分子机器可以受钾离子/18冠6以及氢键竞争受体的可逆调控，具有正交的组装/解组装功能。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1步骤1、在50mL的三口烧瓶中加入TsCl(6.05g,31.9mmol)、六甘醇(3.81g,12.8mmol)、催化量的4-二甲氨基吡啶(20mg)和20mL的CH2Cl2，冰盐浴下，用恒压滴液漏斗滴加三乙胺(6.55g,64.8mmol)。室温搅拌12h后停止反应，1MHCl溶液洗涤(30mL×3)，饱和碳酸氢钠溶液洗(30mL×3)，饱和食盐水洗(30mL×3)，无水硫酸钠干燥。过滤，旋干。柱层析分离：CH2Cl2→CH2Cl2:EA＝1:1，得红色粘稠状液体化合物A。步骤2、于50mL三口烧瓶中，加入1,2-二羟基-4-硝基苯(0.39g,2.5mmol)，A(1.50g,2.5mmol)，六氟磷酸钾(0.71g,7.5mmol)，碳酸钾(1.01g,5.1mmol)和40mL乙腈，加热回流12h，冷却至室温，硅藻土过滤，CH2Cl2洗涤滤饼，旋干有机相，加入40mLCH2Cl2溶解，水洗(30mL×3)，饱和食盐水洗涤(40mL×3)，无水硫酸镁干燥，旋干得到黄色固体得到化合物B，直接投下一步进行反应。步骤3、于50mL三口烧瓶中，加入B(1.17g,2.8mmol)，催化量的钯碳(100mg)，氮气保护，加入水合肼(1.62g,28.5mmol)，30mL乙醇，避光回流搅拌1h，趁热过滤，旋干有机相，真空干燥，柱层析分离：EA:PE＝1:3(5‰Et3N)，得黄色固体化合物C。步骤4、于30mL三口烧瓶中，加入C(0.15g,0.41mmol)和D(0.12g,0.41mmol)，氮气保护下，加入60mL干燥的氯仿，室温搅拌过夜，反应完毕，加入60mL1MHCl溶液，饱和的碳酸氢钠溶液(30mL×3)，氯化钠水溶液(30mL×3)洗涤，合并有机相，用无水硫酸镁干燥，旋蒸得淡黄色固体，用CH2Cl2柱层析分离，得到淡黄色固体化合物E，产率57％。实施例2：将化合物E和仲铵盐F按1:1当量在1:1的氯仿/乙腈溶剂中混合，经核磁共振氢谱检测证实生成了[3]准轮烷分子机器。加入钾离子，轮烷解体；再加入苯并18冠6，由于钾离子和其有更强络合，[3]准轮烷分子机器又重新生成，证实了该轮烷分子机器具有组装/解组装功能。虽然在上述实施例中已经具体描述了本专利技术的实施方案，但从事本领域的技术人员应当明白，这些只是为了举例说明，在不偏离本专利技术实质和范围的情况下，对本专利技术技术方案及其实施方式进行的多种变换或改进，均落入本专利技术的范围内。本专利技术的保护范围可以由权利要求书限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于苯并21冠7的[3]准轮烷，其特征在于轮烷单体之间通过四重氢键连接，具体结构如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于苯并21冠7的[3]准轮烷，其特征在于轮烷单体之间通过四重氢键连接，具体结构如下：。2.根据权利要求1所述氢键[3]准轮烷分子机器，其特征在于主体分子为UP衍生的苯并21冠7，其合成方法如下：步骤1：向反应容器中，加入六甘醇、对甲基苯磺酰氯和二氯甲烷，冰浴下，加入三乙胺，搅拌12h，水洗，萃取，合并有机相干燥，纯化后得到化合物A；步骤2：向反应容器中，加入化合物A、1,2-二羟基-4-硝基苯、碳酸钾、六氟磷酸钾和乙腈，下搅拌12h，过滤，旋干有机相，二氯甲烷溶解，水洗涤，饱和食盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖唐鑫，周玲，吴可慧，李正义，孙小强，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32